CN105093155A - 微机电系统mems磁通门磁强计测试系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统及其控制方法，包括：激励信号源；基座；三轴微动平台，与基座固定相连，用于对微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置进行调整；芯片固定装置，用于固定微机电系统MEMS磁通门磁强计，其设置在三轴微动平台的顶部，以跟随三轴微动平台移动；探针卡，分别与基座、激励信号源和微机电系统MEMS磁通门磁强计连接，用于在与微机电系统MEMS磁通门磁强计导通时，导出微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号；数据采集装置，与探针卡相连，用于采集输出信号；处理装置，与数据采集装置相连，用于接收微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号，并对输出信号进行锁相放大，以得到测试结果。本发明具有成本低、易于实现的优点。

Description

微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及MEMS器件测试技术领域，特别涉及一种微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)技术在近几年得到了迅速发展，MEMS微器件具有体积小、重量轻、集成度高、使用寿命长、易于大批量生产等优点，使得其被广泛应用到了军事领域及民用领域。随着MEMS技术的不断成熟，也有越来越多的传感器和执行器采用MEMS工艺制造，MEMS磁通门磁强计就是利用MEMS技术制造的微型磁强计。MEMS磁通门磁强计的加工涉及到了光刻、电镀、溅射、刻蚀等MEMS工艺，前后几十道工序，其中任何一道工序不合格都会对最终加工的磁强计性能产生影响。磁强计探头加工完成后，需要将探头进行封装以进行下一步测试，但是由于封装工艺单价高昂，如果能在探头封装之前就能对探头进行简单测试，以确定探头的性能，剔除次品，这样将能大大节约成本。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，该系统能在MEMS器件封装之前对MEMS器件的功能进行测试，以确定MEMS器件能否满足功能需求，具有成本低、结构简单、易于实现的优点。

本发明的另一个目的在于提出一种微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，包括：激励信号源，用于为所述测试系统提供激励信号；基座；三轴微动平台，所述三轴微动平台与所述基座固定相连，所述三轴微动平台用于对微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置进行调整；芯片固定装置，所述芯片固定装置用于固定所述微机电系统MEMS磁通门磁强计，所述芯片固定装置设置在所述三轴微动平台的顶部，以跟随所述三轴微动平台移动；探针卡，所述探针卡分别与所述基座、激励信号源和所述微机电系统MEMS磁通门磁强计连接，用于在与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计导通时，导出所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号；数据采集装置，所述数据采集装置与所述探针卡相连，用于采集所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号；处理装置，所述处理装置与所述数据采集装置相连，用于接收所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号，并对所述输出信号进行锁相放大，以得到测试结果。

根据本发明实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，能在MEMS器件封装之前对MEMS器件的功能进行测试，以确定MEMS器件能否满足功能需求，具有成本低、结构简单、易于实现的优点。

另外，根据本发明上述实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述基座通过铜柱与所述探针卡固定相连。

在一些示例中，所述芯片固定装置根据所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的尺寸由3D打印机打印，以固定所述微机电系统MEMS磁通门磁强计。

在一些示例中，所述芯片固定装置具有一个对应所述微机电系统MEMS磁通门磁强计形状的浅槽，所述浅槽的一端开口以便于安装和取出所述微机电系统MEMS磁通门磁强计。

在一些示例中，所述探针卡由PCB板和与PCB板固定连接的探针组成，所述探针卡的探针数量和间距根据被测的微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置确定，探针位置与所述被测的微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置完全匹配。

在一些示例中，其中，所述数据采集装置通过导线与所述探针卡相连，以将所述探针卡导出的所述输出信号进行AD转换，并将AD转换后的信号传输至所述处理装置。

在一些示例中，所述处理装置包括：控制模块，所述控制模块用于控制所述数据采集装置采集所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号；数字锁相放大器，用于提取所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号中的二倍频幅值。

在一些示例中，所述数据采集装置为安捷伦示波器。

在一些示例中，所述激励信号源为函数发生器，所述激励信号为预设频率的正弦波。

本发明第二方面的实施例还提供了一种微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法，包括以下步骤：将所述芯片固定装置固定在所述三轴微动平台上，并将所述微机电系统MEMS磁通门磁强计固定在所述芯片固定装置中调节所述三轴微动平台在X轴方向和Y轴方向的位置，以使所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置和所述探针卡上的探针位置重合；调节所述三轴微动平台在Z方向的位置，并上调所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置，以使所述探针卡的探针和所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚相接触；检测所述探针卡与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计是否导通，如果所述探针卡与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计不导通，则重新进行调节所述探针卡和所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置，直至导通；如果所述探针卡与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计导通，则输入激励信号，并通过所述数据采集装置采集所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号，并通过所述处理装置对所述输出信号进行锁相放大，以得到测试结果。

根据本发明实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法，能在MEMS器件封装之前对MEMS器件的功能进行测试，以确定MEMS器件能否满足功能需求，该方法易于实现、成本低。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的探针卡具体结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的芯片固定装置的结构框图；

图4是根据本发明一个实施例的测试MEMS磁通门磁强计二倍频信号幅值随频率变化曲线示意图；以及

图5是根据本发明一个实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统及其控制方法。

图1是根据本发明一个实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的结构示意图。如图1所示，该微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统包括：信号激励源1、基座2、三轴微动平台3、芯片固定装置4、探针卡5、数据采集装置6和处理装置7。

其中，激励信号源1用于为测试系统提供激励信号。在具体示例中，激励信号源1例如为但不限于函数发生器，机理信号例如为预设频率的正弦波。

三轴微动平台3与基座2固定相连，三轴微动平台3用于对微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置进行调整。

芯片固定装置4用于固定微机电系统MEMS磁通门磁强计，芯片固定装置4设置在三轴微动平台3的顶部，以跟随三轴微动平台3移动，进而，可以实现对微机电系统MEMS磁通门磁通计的位置的调节。其中，在本发明的一个实施例中，芯片固定装置4根据微机电系统MEMS磁通门磁强计的尺寸由3D打印机打印，以固定微机电系统MEMS磁通门磁强计，芯片固定装置4固定在三轴微动平台3上方，能跟随三轴微动平台3移动。更为具体地，例如图3所示，芯片固定装置4具有一个对应微机电系统MEMS磁通门磁强计形状的浅槽，该浅槽的一端开口以便于用镊子安装和取出微机电系统MEMS磁通门磁强计。

探针卡5分别与基座2、激励信号源1和微机电系统MEMS磁通门磁强计连接，用于在与微机电系统MEMS磁通门磁强计导通时，导出微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号。其中，在本发明的一个实施例中，例如，基座2通过铜柱与探针卡5固定相连。更为具体地，例如图2所示，探针卡5由PCB板和与PCB板固定连接的探针组成，其中探针通过焊接固定在PCB板上。探针卡5的探针数量和间距根据被测的微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置确定，探针的位置固定，与被测的微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置完全匹配。

数据采集装置6与探针卡5相连，用于采集微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号。更为具体地，在一些示例中，例如，数据采集装置6通过导线与探针卡5相连，以将探针卡5导出的输出信号进行AD转换，并将AD转换后的信号传输至处理装置7。数据采集装置7例如为但不限于安捷伦示波器。

处理装置7与数据采集装置6相连，用于接收微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号，并对输出信号进行锁相放大，以得到测试结果。具体地说，处理装置7例如为但不限于PC，其通过内部的LabVIEW数据处理程序进行信号处理。在本发明的一个实施例中，处理装置7例如包括：控制模块和数字锁相放大器。其中，控制模块用于控制数据采集装置采集微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号。数字锁相放大器用于提取微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号中的二倍频幅值，也即数字锁相放大器将感应信号(输出信号)中基频信号的二次谐波信号提取出来，得到幅值，该二次谐波信号幅值就是MEMS磁通门磁强计最终的输出结果。

综上，本发明上述实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的工作原理例如可概述为：待测MEMS磁通门磁强计固定嵌在芯片固定装置4中，并固定在三轴微动平台3上表面，确认探针卡5与MEMS磁通门磁强计的芯片连接导通后，通入激励信号，采集感应信号(输出信号)并输入计算机(处理装置7)中由LabVIEW数据处理程序进行锁相放大，得到最终的结果，完成测试任务。

作为具体的例子，如图4所示，在本发明实施例的测试过程中，通过不断改变激励信号的频率，得到不同激励频率下MEMS磁通门磁强计的输出信号中二倍频幅值的变化曲线，从而得到该MEMS磁通门磁强计的最佳工作频率点。

综上，根据本发明实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，能在MEMS器件封装之前对MEMS器件的功能进行测试，以确定MEMS器件能否满足功能需求，具有成本低、结构简单、易于实现的优点。

本发明的进一步实施例还提供了一种如本发明上述实施例所描述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法。

图5是根据本发明一个实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法的流程图。如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S1：将与被测MEMS磁通门磁强计对应的芯片固定装置4固定在三轴微动平台3上，并将被测MEMS磁通门磁强计固定在芯片固定装置4中。

步骤S2：调节三轴微动平台3在X轴方向和Y轴方向的位置，以使MEMS磁通门磁强计的引脚位置和探针卡上的探针位置重合。

步骤S3：调节三轴微动平台3在Z方向的位置，并上调MEMS磁通门磁强计的位置，以使探针卡5的探针和MEMS磁通门磁强计的引脚相接触。

步骤S4：例如通过万用表检测探针卡5与MEMS磁通门磁强计是否导通，如果探针卡5与MEMS磁通门磁强计不导通，则重新调节探针卡5和MEMS磁通门磁强计的位置，直至导通。

步骤S5：如果探针卡5与MEMS磁通门磁强计导通，则连接探针卡5与激励信号源1、探针卡5与数据采集装置6之间的导线，并输入激励信号，并通过数据采集装置6采集MEMS磁通门磁强计的输出信号，并通过处理装置7对输出信号进行锁相放大，以得到测试结果。

综上，根据本发明实施例的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法，能在MEMS器件封装之前对MEMS器件的功能进行测试，以确定MEMS器件能否满足功能需求，该方法易于实现、成本低。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，包括：

激励信号源，用于为所述测试系统提供激励信号；

基座；

三轴微动平台，所述三轴微动平台与所述基座固定相连，所述三轴微动平台用于对微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置进行调整；

芯片固定装置，所述芯片固定装置用于固定所述微机电系统MEMS磁通门磁强计，所述芯片固定装置设置在所述三轴微动平台的顶部，以跟随所述三轴微动平台移动；

探针卡，所述探针卡分别与所述基座、激励信号源和所述微机电系统MEMS磁通门磁强计连接，用于在与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计导通时，导出所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号；

数据采集装置，所述数据采集装置与所述探针卡相连，用于采集所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号；

处理装置，所述处理装置与所述数据采集装置相连，用于接收所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号，并对所述输出信号进行锁相放大，以得到测试结果。

2.根据权利要求1所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，所述基座通过铜柱与所述探针卡固定相连。

3.根据权利要求1所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，

所述芯片固定装置根据所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的尺寸由3D打印机打印，以固定所述微机电系统MEMS磁通门磁强计。

4.根据权利要求1所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，所述芯片固定装置具有一个对应所述微机电系统MEMS磁通门磁强计形状的浅槽，所述浅槽的一端开口以便于安装和取出所述微机电系统MEMS磁通门磁强计。

5.根据权利要求1所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，所述探针卡由PCB板和与PCB板固定连接的探针组成，所述探针卡的探针数量和间距根据被测的微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置确定，探针位置与所述被测的微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置完全匹配。

6.根据权利要求1所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，其中，

所述数据采集装置通过导线与所述探针卡相连，以将所述探针卡导出的所述输出信号进行AD转换，并将AD转换后的信号传输至所述处理装置。

7.根据权利要求1所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，所述处理装置包括：

控制模块，所述控制模块用于控制所述数据采集装置采集所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号；

数字锁相放大器，用于提取所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号中的二倍频幅值。

8.根据权利要求7所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，所述数据采集装置为安捷伦示波器。

9.根据权利要求1所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统，其特征在于，所述激励信号源为函数发生器，所述激励信号为预设频率的正弦波。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的微机电系统MEMS磁通门磁强计测试系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述芯片固定装置固定在所述三轴微动平台上，并将所述微机电系统MEMS磁通门磁强计固定在所述芯片固定装置中；

调节所述三轴微动平台在X轴方向和Y轴方向的位置，以使所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚位置和所述探针卡上的探针位置重合；

调节所述三轴微动平台在Z方向的位置，并上调所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置，以使所述探针卡的探针和所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的引脚相接触；

检测所述探针卡与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计是否导通，如果所述探针卡与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计不导通，则重新调节所述探针卡和所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的位置，直至导通；

如果所述探针卡与所述微机电系统MEMS磁通门磁强计导通，则输入激励信号，并通过所述数据采集装置采集所述微机电系统MEMS磁通门磁强计的输出信号，并通过所述处理装置对所述输出信号进行锁相放大，以得到测试结果。